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Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung.
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Es ist bereits allgemein bekannt, ein mittels einer elektrischen Maschine elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer Batterie auszustatten, mittels welcher die elektrische Maschine mit Energie versorgbar ist. Hierbei wird die Batterie zur Energieversorgung der elektrischen Maschine für eine besonders vorteilhafte Gewichtsverteilung sowie aufgrund von bestehenden Platzverhältnissen des elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs oftmals in einem Unterbodenbereich angeordnet. Um die Batterie, bei welcher es sich beispielsweise um eine Lithium-Ionen-Batterie handeln kann, vor Beschädigungen von unten beispielsweise durch Poller zu schützen, wird meist ein massiver Unterfahrschutz verwendet. Nachteilig an diesem massiven Unterfahrschutz ist, dass dieser meist besonders groß, besonders schwer und besonders teuer ist. Darüber hinaus umfasst der massive Unterfahrschutz viele Fügeäquivalente, also viele und aufwändige Arbeitsschritte bei seiner Herstellung. Aufgrund von sich mehrfach aufaddierenden Schweißverzügen bei der Herstellung des massiven Unterfahrschutzes können Ungenauigkeiten auftreten und Toleranzen erforderlich sein. Darüber hinaus benötigt der massive Unterfahrschutz viel Bauraum, insbesondere entlang einer Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs, da der massive Unterfahrschutz, um steif zu werden, konstruktiv besonders dick ausgeführt ist. Zusätzlich sind of mehrere Deformationsräume entlang der Fahrzeughochrichtung vorgesehen, damit die Batterie keine Beschädigungen erleidet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung zu schaffen, mittels welchen eine Batterie des Kraftfahrzeugs besonders kostengünstig und einfach vor Beschädigungen geschützt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der vorliegenden Beschreibung angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher ein wenigstens einen pyramidenförmigen Bereich aufweisender Unterbodenschutz an einer Unterseite einer wenigstens ein Batteriemodul aufweisenden Batterie angeordnet ist. Hierbei ist der pyramidenförmige Bereich mit einer Pyramidenspitze von der Batterie abgewandt und eine Grundfläche des pyramidenförmigen Bereichs an der Batterie angeordnet. Mit anderen Worten weist der Unterbodenschutz, welcher beispielsweise aus einem höchstfesten warm umgeformten Stahlblech gebildet ist, den wenigstens einen pyramidenförmigen Bereich auf. Bei der Batterieanordnung ist der Unterbodenschutz derart an der Batterie angeordnet, dass die Grundfläche des pyramidenförmigen Bereichs der Batterie zugewandt ist, wohingegen die Pyramidenspitze von der Batterie abgewandt ist. Somit erstreckt sich der pyramidenförmige Bereich in einer Einbaulage der Batterieanordnung in dem Kraftfahrzeug entlang einer Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs. Hierbei ist die Pyramidenspitze einem Fahrzeuguntergrund, auf welchem das Kraftfahrzeug angeordnet ist, zugewandt. Entlang der Fahrzeughochrichtung ist die Batterie in deren Einbaulage in dem Kraftfahrzeug auf einer dem Fahrzeuguntergrund abgewandten Seite des Unterbodenschutzes und somit entlang der Fahrzeughochrichtung oberhalb des Unterbodenschutzes angeordnet. Hierdurch kann die Batterie besonders vorteilhaft mittels des Unterbodenschutzes vor Beschädigungen von unten geschützt werden, da mögliche Hindernisse relativ zum Kraftfahrzeug an dem pyramidenförmigen Bereich des Unterbodenschutzes entlang einer Oberfläche des pyramidenförmigen Bereichs abgleiten. Mittels einer entsprechenden Ausgestaltung des pyramidenförmigen Bereichs kann ein Abgleiten des Hindernisses relativ zu dem Kraftfahrzeug und relativ zu der Batterie in wenigstens einer Richtung beeinflusst werden, um einen besonders vorteilhaften Schutz der Batterie zu ermöglichen.
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Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Grundfläche des pyramidenförmigen Bereichs zumindest bereichsweise offen ausgebildet ist. Das bedeutet, dass ein Volumen durch den pyramidenförmigen Bereich sowie dessen Grundfläche nicht vollständig abgeschlossen ist. Unter der Grundfläche ist hierbei eine Projektionsfläche des pyramidenförmigen Bereichs in eine zu einer Erstreckungsrichtung des pyramidenförmigen Bereichs senkrecht stehende Ebene zu verstehen. Aufgrund der zumindest bereichsweise offen ausgebildeten Grundfläche kann der Unterbodenschutz besonders einfach durch Umformen des Stahlblechs hergestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Unterbodenschutz einen planaren Bereich aufweist, von welchem der wenigstens eine pyramidenförmige Bereich umschlossen wird und welcher der Batterie zugewandt und parallel zu der Unterseite der Batterie angeordnet ist. Insbesondere erstreckt sich der planare Bereich parallel zu der Grundfläche des pyramidenförmigen Bereichs. Somit bildet der pyramidenförmige Bereich eine dreidimensionale Erhebung relativ zu dem planaren Bereich in der Erstreckungsrichtung des pyramidenförmigen Bereichs. Beispielsweise kann der Unterbodenschutz in seinem planaren Bereich an der Batterie befestigt sein und aufgrund einer Planizität des planaren Bereichs an einer ebenen Oberfläche der Batterie befestigt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der wenigstens eine pyramidenförmige Bereich zumindest im Wesentlichen punktsymmetrisch zu der Pyramidenspitze erstreckt. Das bedeutet, dass die Pyramidenspitze zumindest im Wesentlichen mittig über der Grundfläche des pyramidenförmigen Bereichs angeordnet ist. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Grundfläche des pyramidenförmigen Bereichs bei Kontakt des pyramidenförmigen Bereichs mit dem Hindernis. Somit weist der Unterbodenschutz eine besonders hohe Stabilität auf und die Batterie ist besonders vorteilhaft vor Beschädigungen geschützt.
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Es hat sich als weiterhin vorteilhaft gezeigt, wenn die Batterie eine Mehrzahl von mehreren bündig nebeneinander angeordneten Batteriemodulen aufweist, an deren Unterseiten der Unterbodenschutz anliegend angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die mehreren Batteriemodule derart nebeneinander angeordnet, dass deren jeweilige Unterseiten in einer Ebene liegen und somit eine durchgängige Befestigungsfläche zum Befestigen des Unterbodenschutzes bereitstellen. Somit können sämtliche Batteriemodule der Batterie mittels des Unterbodenschutzes vor Beschädigungen geschützt werden, indem das Hindernis relativ zu dem Unterbodenschutz an dem pyramidenförmigen Bereich abgleitet.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Unterbodenschutz eine Mehrzahl von pyramidenförmigen Bereichen aufweist, welche jeweils mit ihrer Grundfläche an der Unterseite der jeweiligen Batteriemodule angeordnet sind. Vorliegend entspricht eine Anzahl der pyramidenförmigen Bereiche einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Batteriemodulen. Dabei ist an jeder Unterseite der Batteriemodule ein pyramidenförmiger Bereich des Unterbodenschutzes angeordnet. Die jeweiligen Batteriemodule sind in ihrer Mitte besonders empfindlich gegenüber Beschädigungen und weisen an ihren jeweiligen Außenkanten eine besonders hohe Stabilität auf. Aus diesem Grund soll mittels des Unterbodenschutzes das Hindernis relativ zu dem Batteriemodul von der Mitte des jeweiligen Batteriemodul weg zu dessen Außenkante gelenkt werden. Hierdurch kann besonders vorteilhaft jedes einzelne Batteriemodul der Batterie vor Beschädigungen geschützt werden, indem das Hindernis relativ zu dem jeweiligen Batteriemodul entlang der jeweiligen Oberfläche des jeweiligen pyramidenförmigen Bereichs des Unterbodenschutzes abgleitet, beispielsweise in Richtung einer der Außenkanten des jeweiligen Batteriemoduls.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pyramidenspitze des wenigstens einen pyramidenförmigen Bereichs über einer Mitte der Batterie und/oder über einer Mitte des wenigstens einen Batteriemoduls angeordnet ist. Das bedeutet, dass die jeweilige Pyramidenspitze des wenigstens einen pyramidenförmigen Bereichs mittig über der Batterie angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist die jeweilige Pyramidenspitze des jeweiligen pyramidenförmigen Bereichs mittig über dem jeweiligen Batteriemodul angeordnet. Hierdurch kann die Batterie und/oder das wenigstens eine Batteriemodul besonders vorteilhaft vor einer Beschädigung von unten geschützt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der jeweiligen Pyramidenspitze des wenigstens einen pyramidenförmigen Bereichs ein Fahrzeugboden des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dabei dient der Fahrzeugboden dem Abdecken des Unterbodenschutzes zu dem Fahrzeuguntergrund. Beispielsweise kann hierdurch der Unterbodenschutz von unten gegen Nässe und/oder Feuchte geschützt werden.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Fahrzeugboden eine Verkleidung zur Beeinflussung eines Strömungswiderstands umfasst. Mit anderen Worten ist der die Verkleidung umfassende Fahrzeugboden an wenigstens einer jeweiligen Pyramidenspitze des wenigstens einen pyramidenförmigen Bereichs anliegend angeordnet. Hierbei dient die Verkleidung der Beeinflussung des Strömungswiderstands an der Unterseite des Kraftfahrzeugs, an welcher die Batterieanordnung angeordnet ist. Somit kann beispielsweise ein Energieverbrauch beim Betreiben des die Batterieanordnung aufweisenden Kraftfahrzeugs besonders gering gehalten werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterieanordnung beschrieben worden ist.
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Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen. Aus diesem Grund sind die Vorteile und vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf einen Unterbodenschutz eines Kraftfahrzeugs zum Schützen einer Batterie; und
- 2 eine schematische seitliche Schnittansicht einer Batterieanordnung für das Kraftfahrzeug, bei welcher der Unterbodenschutz gemäß 1 an jeweiligen Unterseiten mehrerer Batteriemodule einer Batterie angeordnet ist.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer schematischen Draufsicht ein Unterbodenschutz 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Der Unterbodenschutz 1 kann in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs einem Fahrzeuguntergrund zugewandt an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein, um das Kraftfahrzeug zumindest bereichsweise vor Beschädigungen von unten zu schützen. Hierbei dient der Unterbodenschutz 1 zumindest einem Schutz einer in dem unteren Bereich angeordneten Batterie 2, mittels welcher eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgbar ist. Der Unterbodenschutz 1 ist aus einem warm umgeformten höchstfesten Stahlblech gebildet.
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Der in 1 dargestellte Unterbodenschutz 1 weist vorliegend vier pyramidenförmige Bereiche 3 auf, welche von einem planaren Bereich 4 jeweils umgeben sind. Die jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche 3 bilden Ausbuchtungen aus einer Ebene des planaren Bereichs 4 des Unterbodenschutzes 1. Hierbei weisen die jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche eine Zuspitzung bis zu einer jeweiligen Pyramidenspitze 5 auf. Die Zuspitzung der jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche 3 verläuft entlang einer Erstreckungsrichtung 6 der Zuspitzung, welche senkrecht zur Ebene des planaren Bereichs 4 des Unterbodenschutzes 1 angeordnet ist. Des Weiteren weisen die jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche 3 eine jeweilige Grundfläche auf, welche parallel zum planaren Bereich 4 des Unterbodenschutzes 1 in dessen Ebene angeordnet sind. Hierbei stellen jeweilige Grundflächen 7 jeweilige Projektionsflächen der jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche 3 in die Ebene des planaren Bereichs 4 dar. Vorliegend sind die jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche punktsymmetrisch ausgebildet, so dass die jeweilige Pyramidenspitze 5 mittig über der jeweiligen zugeordneten Grundfläche 7 angeordnet ist. Die jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche 3 können scharfe Kanten oder abgerundete Kanten aufweisen.
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In 2 ist eine Batterieanordnung 8 für das Kraftfahrzeug mit zwei Batteriemodulen 9, einer Batterie 2 und dem Unterbodenschutz 1 dargestellt. Hierbei ist der Unterbodenschutz 1 an einer Unterseite 12 der Batterie 2 angeordnet. Vorliegend ist der Unterbodenschutz 1 an jeweiligen Unterseiten 12 der beiden geschnitten dargestellten Batteriemodule 9 angeordnet. Jeweilige Grundflächen 7 der pyramidenförmigen Bereiche 3 des Unterbodenschutzes 1 sind jeweils an der Unterseite 12 eines Batteriemoduls 9 angeordnet. Dabei ist die Grundfläche 7 des pyramidenförmigen Bereichs 3 an der jeweiligen Batterie 9 angeordnet, während die jeweilige Pyramidenspitze 5 des jeweiligen pyramidenförmigen Bereichs 3 von dem jeweiligen Batteriemodul 9 abgewandt ist. Die jeweiligen Pyramidenspitzen 5 sind mittig über den einzelnen Batteriemodulen 9 angeordnet. Aufgrund der jeweiligen pyramidenförmigen Bereiche 3 erhalten die einzelnen Batteriemodule 9 ihre eigenen Schutzpyramiden von unten. Hierdurch wird ermöglicht, dass einzelne Batteriemodule 9 ohne einen bisherigen aufwändigen massiven Unterbodenschutz in dem Kraftfahrzeug verbaut werden können.
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Der Unterbodenschutz 1 wird jeweils im Bereich der Kanten der Grundflächen 7 und/oder mit dem planaren Bereich 4 gegen steife Wandungen 10, der einzelnen Batteriemodule 9 abgestützt. Jedes Batteriemodul 9 weist mehrere sich rund herum um das jeweilige Batteriemodul 9 erstreckende Wandungen 10 auf, gegen welche der Unterbodenschutz 1 abstützbar ist.
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Die Batterieanordnung 8 weist des Weiteren einen Fahrzeugboden 11 auf, welcher eine Verkleidung zur Beeinflussung eines Strömungswiderstands umfasst. Mittels der Verkleidung kann der Strömungswiderstand des Kraftfahrzeugs bei einem Anbau der Batterieanordnung 8 an dem Kraftfahrzeug besonders gering gehalten werden. Der Fahrzeugboden 11 ist an den jeweiligen Pyramidenspitzen 5 des Unterbodenschutzes 1 angeordnet. Das bedeutet, dass der Fahrzeugboden 11 auf einer den Batteriemodulen 9 abgewandten Seite des Unterbodenschutzes 1 angeordnet ist. Vorliegend ist der Fahrzeugboden 11 zumindest im Wesentlichen planar ausgebildet. Somit werden die pyramidenförmigen Bereiche 3 von unten durch den Fahrzeugboden 11 abgedeckt. Bei dem Fahrzeugboden 11 handelt es sich vorliegend um einen dünnen Strömungswiderstandsboden beziehungsweise Aeroboden, der einerseits einen Luftwiderstand besonders niedrig hält und andererseits besonders leicht in sämtliche Richtungen bei einer Beschädigung von unten deformiert werden kann.
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Ein besonders empfindlicher Teil jedes Batteriemoduls 9 ist dessen Mitte. Stößt ein Hindernis 13 in einem Mittenbereich eines Batteriemoduls 9 von unten an die Batterieanordnung 8, so ist der pyramidenförmige Bereich 3 so steif, dass dieser sich quasi nicht verformt im Falle eines Aufpralls. Eine Kollision zwischen dem Hindernis 13 und der Energiespeichereinrichtung 8 ist jedoch üblicherweise nicht statisch. Das Kraftfahrzeug, an welchem die Batterieanordnung 8 angeordnet ist, rutscht relativ zu dem Hindernis 13, so dass das Hindernis 13 relativ zu dem jeweiligen Batteriemodul 9 entlang einer Oberfläche des pyramidenförmigen Bereichs zu einer der statischen Wandungen 10 des jeweiligen Batteriemoduls 9 abgeleitet wird. Hierbei kann der dünne Fahrzeugboden 11 in alle Richtungen deformiert werden, bis das Hindernis 13 bis zum Rand des jeweiligen Batteriemoduls 9 geglitten ist.
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Der Unterbodenschutz 1 ist vorteilhafterweise besonders klein, besonders leicht und besonders günstig zu fertigen. Darüber hinaus weist der Unterbodenschutz 1 besonders wenige Fügeäquivalente auf. Da es bei dem Unterbodenschutz 1 keine Schweißverzüge gibt, treten kaum Ungenauigkeiten und/oder Toleranzen auf. Überdies benötigt der Unterbodenschutz 1 vorteilhafterweise besonders wenig Bauraum, insbesondere entlang einer Fahrzeughochrichtung in Einbaulage an dem Kraftfahrzeug. Bei dem Unterbodenschutz 1 handelt es sich um eine besonders präzise Konstruktion, welche an sich sehr flach ist. Ein Verschieben beziehungsweise Abgleiten des Hindernisses 13 relativ zu dem pyramidenförmigen Bereich 3 entlang einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder einer Fahrzeugquerrichtung und/oder der Fahrzeughochrichtung nutzt ohnehin vorhandene Bauräume, welche aufgrund einer geometrisch stabilen Form des pyramidenförmigen Bereichs 3 entstehen.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Schutzpyramide für Lithium-Ionen-Zellmodule geschaffen werden kann.
